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PW-B3 · Potencia y factor de potencia

Carga y demanda: lo decide el solapamiento, no la suma

Nadie construye la instalación sumando las potencias nominales de todas las cargas, porque las cargas alcanzan su máximo en momentos distintos y rara vez todas a la vez. Arrastra los picos de dos cargas para separarlos, observa cómo la demanda máxima combinada queda por debajo de la suma y aprende las tres razones que miden esa diferencia.

Arrastra para separar los dos picos

Están dibujadas las curvas diarias de dos cargas. Al arrastrar la manija se mueve la hora del pico de la segunda carga: cuando los dos picos coinciden, la curva combinada dorada sube hasta el doble, y cuanto más separados en el tiempo, más baja el máximo combinado. La instalación se construye justamente para este máximo combinado.

Arrastra la manija a izquierda y derecha para mover la hora del pico de la segunda carga. El eje horizontal es la hora del día; la primera carga tiene su pico a las 9 y la segunda puede colocarse entre 0 y 11 horas más tarde. Los picos de las dos curvas tienen la misma altura.
Demanda máxima combinada y factor de diversidad
F_div ≈ 1.18
ΣP_i = 2.00 P_g ≈ 1.69 (· P_inst)

Construir para la suma es demasiado

Si todos los hogares de un edificio usaran su potencia nominal en el mismo momento, el transformador tendría que ser enorme. En la realidad, alguien cocina mientras otro duerme, y los picos se reparten a lo largo del día. Por eso la instalación se dimensiona no para la suma de potencias nominales, sino para la demanda máxima combinada que aparece de verdad al mismo tiempo.

Factor de diversidad · cuánto se escalonan los picos

Factor de diversidad = suma de las demandas máximas individuales / demanda máxima combinada. Cuando los picos coinciden por completo, el valor combinado es igual a la suma y el factor de diversidad vale 1; cuanto más se separan en el tiempo, menor es el combinado y mayor que 1 el factor de diversidad. Un factor de diversidad grande significa que el transformador puede elegirse más pequeño en esa medida, y por eso, en las curvas que arrastraste, el factor de diversidad subía a medida que bajaba el pico combinado. Para dos cargas con picos de la misma altura, el factor de diversidad es máximo cuando están del todo separadas y se acerca a 2.

Factores de demanda y carga · los otros dos

Tampoco un solo usuario usa toda su capacidad instalada a la vez, y esa razón es el factor de demanda = demanda máxima / capacidad instalada ≤ 1. Qué tan pareja es la utilización a lo largo del día se mide con el factor de carga = demanda media / demanda máxima; cuanto más cerca de 1, menos ociosa está la instalación y mejor se aprovecha. Con el factor de demanda, el de diversidad y el de carga juntos, la instalación puede dimensionarse mucho más pequeña y eficiente que la suma de potencias nominales.

ObservaFdiv = ΣPiPg
Diversidad = suma de máximos individuales / máximo combinado.
EligeFdiv ? 1
Si los picos se separan, el combinado es menor, así que el factor de diversidad es 1 o más.
CompletaPg = ΣPi / ?
Máximo combinado = suma individual / factor de diversidad.
Por tu cuentaFdem = Pmax / ?
Factor de demanda = demanda máxima / capacidad instalada.

De vuelta a la primera pantalla

Con los dos picos superpuestos, el combinado era el doble (factor de diversidad 1), y cuanto más se separaban las horas, más bajaba el máximo combinado y más crecía el factor de diversidad. Lo que la instalación debe soportar no es la suma, sino justamente esta demanda máxima combinada. El factor de diversidad, el de demanda y el de carga son razones que miden, desde ángulos distintos, la distancia entre la suma de potencias nominales y lo que de verdad se usa a la vez, y gracias a esa distancia se puede elegir un transformador más pequeño que la suma, pero sin quedarse corto.

Cargas y factor de demanda: la instalación no se construye para la suma de potencias nominales, sino para la demanda máxima combinada. Factor de diversidad = suma de demandas máximas individuales / demanda máxima combinada ≥ 1 (porque los picos están desfasados), factor de demanda = demanda máxima / capacidad instalada ≤ 1 (no todo se usa a la vez), factor de carga = demanda media / demanda máxima (1 con un uso perfectamente parejo). Los tres juntos hacen la instalación más pequeña que la suma, pero sin quedarse corta.
El siguiente paso

Con el tamaño y las razones de la potencia en la mano, la siguiente unidad (PW-B4) estudia cómo se mide esa potencia. La potencia trifásica no se mide solo con un voltímetro y un amperímetro; hay que tener en cuenta la fase. En el método de los dos vatímetros, que mide con 2 vatímetros monofásicos la potencia de un sistema trifásico de 3 hilos sin neutro, seguimos por qué la suma de las dos lecturas es la potencia activa total.